JP4328964B2 - レンジ管理方法およびレンジ管理装置 - Google Patents

Description

本発明は、プラント制御システムにより制御されるフィールド機器のレンジを管理するレンジ管理方法およびレンジ管理装置に関し、とくにプラント制御システムにおいて認識されているレンジと、実際にフィールド機器に設定されているレンジとの間での不一致を防止できるレンジ管理方法およびレンジ管理装置に関する。

プラントに配置されたフィールド機器を統合的に制御するプラント制御システムが知られている。図４（ａ）に示すように、プラント制御システムは、プラント全体の制御を実行するとともにオペレータによる監視を可能とするプラント制御用端末装置１と、プラントの規模に応じて適宜分散配置されるフィールドコントローラ２とを備える。端末装置１およびフィールドコントローラ２は、互いに通信回線３により接続される。コントローラ２には、プラントに設けられたフィールド機器である、バルブ２１，２３やセンサ２２，２４等が接続される。

一方、フィールド機器としてＨＡＲＴ通信協会が提唱しているＨＡＲＴ機器が各社より各種販売されている。ＨＡＲＴ機器では、古くからの業界標準であったアナログ４−２０ｍＡ信号にデジタル信号を重畳した信号により外部と通信を行うことができる。

このようなＨＡＲＴ機器をフィールド機器として使用する場合、従来のフィールド機器と同様、図４（ａ）に示すようにＨＡＲＴ機器をプラント制御システムに接続して制御することができる。しかし、ＨＡＲＴ機器に対しレンジ等のデータを設定し、これを管理する機能はプラント制御システムに設けられておらず、このようなデータを取り扱う場合にはプラント制御システムとは別のツールを使用しているのが現状である。

図４（ｂ）は、機器管理用端末装置５を備える機器管理システムを用いてＨＡＲＴ機器のデータを取り扱う例を示している。機器管理システムはプラントに配置されるフィールド機器の故障予知、メンテナンススケジュール、機器状態の確認等の保全管理、監視を行うためのものである（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。

特開２００２−４１１３９号公報

森宏、他３名「機器管理パッケージ"ＰＲＭ"」、横河技報、横河電機株式会社、２００１年、第４５巻、第３号、ｐ．１５３−１５６

したがって、ＨＡＲＴ機器に対しレンジを設定する場合には、ＨＡＲＴ機器自体に対しては機器管理システムを用いてレンジを設定するとともに、プラント制御システムに対し、当該機器に設定されたレンジを登録する必要がある。仮に、ＨＡＲＴ機器に設定されたレンジと、プラント制御システムに登録されたレンジとが異なる場合には、プラント制御システムで正しいプロセス値が認識できず、正しい制御ができなくなる。

本発明の目的は、プラント制御システムにより制御されるフィールド機器のレンジを適切に管理することができるレンジ管理方法およびレンジ管理装置を提供することにある。

本発明のレンジ管理方法は、プラント制御システムにより制御されるフィールド機器のレンジ設定データを管理するレンジ管理方法において、前記フィールド機器に格納され、当該フィールド機器における実際の計装信号値およびプロセス値の対応関係を規定する第１のレンジ設定データを取得するステップと、前記プラント制御システムに登録され、プラント制御に際して前記計装信号値および前記プロセス値の間の変換に使用される前記計装信号値および前記プロセス値の対応関係を規定する第２のレンジ設定データを取得するステップと、取得された前記第１のレンジ設定データおよび前記第２のレンジ設定データを比較するステップと、を備えてもよい。

前記比較するステップにより前記第１のレンジ設定データおよび前記第２のレンジ設定データを比較した比較結果を表示するステップを備えてもよい。

前記比較するステップにより前記第１のレンジ設定データおよび前記第２のレンジ設定データが異なることが判明した場合、前記第１のレンジ設定データおよび前記第２のレンジ設定データを一致させるステップを備えてもよい。

第１のレンジ設定データを取得するステップでは、レンジ設定データの管理下にあるすべての前記フィールド機器の前記第１のレンジ設定データを一括して取得してもよい。

本発明のレンジ管理装置は、プラント制御システムにより制御されるフィールド機器のレンジ設定データを管理するレンジ管理装置において、前記フィールド機器に格納され、当該フィールド機器における実際の計装信号およびプロセス値の対応関係を規定する第１のレンジ設定データを取得する第１のレンジ取得手段と、前記プラント制御システムに登録され、プラント制御に際して前記計装信号および前記プロセス値の間の変換に使用される前記計装信号および前記プロセス値の対応関係を示す第２のレンジ設定データを取得する第２のレンジ取得手段と、取得された前記第１のレンジ設定データおよび前記第２のレンジ設定データを比較する比較手段と、を備えることを特徴とする。

前記プラント制御システムには前記フィールド機器を管理する機器管理システムが接続され、前記レンジ管理装置は前記機器管理システムに設けられていてもよい。

本発明によれば、フィールド機器に設定されたレンジと、フィールド機器に設定されたものとしてプラント制御システムにおいて認識されているレンジとを比較することができる。このため、両者のレンジの一致、不一致を容易に確認することができ、エンジニアリングコストを削減できる。

以下、図１〜図３を参照して、本発明によるレンジ管理方法の一実施形態について説明する。

図１（ａ）は本実施形態のレンジ管理方法が適用されるプラント制御システムの構成を示すブロック図である。図１（ａ）に示すように、プラント制御システム１００は、プラント全体の制御を実行するとともにオペレータによる監視を可能とするプラント制御用端末装置１と、プラントの規模に応じて適宜分散配置されるフィールドコントローラ２とを備える。端末装置１およびフィールドコントローラ２は、互いに通信回線３により接続される。コントローラ２には、プラントに設けられたフィールド機器である、バルブ２１，２３やセンサ２２，２４等が接続される。

プラント制御システム１００では、フィールドコントローラ２を介してプラント各部に配置されたフィールド機器を制御することにより、プラントの自動操業を行うことができる。また、コントローラ２を介してフィールド機器のデータが端末装置１に転送され、オペレータは端末装置１を介してプラント全体のフィールド機器の状態を監視することができる。さらに、端末装置１に対する操作により、プラント各部のフィールド機器を手動で制御することができる。

また、図１（ａ）に示すように、プラント制御システム１００には、機器管理システムを構成する機器管理用端末装置５が通信回線３を介して接続されている。図１（ｂ）は機器管理システムの構成を示すブロック図である。図１（ｂ）に示すように、機器管理用端末装置５は通信回線３を介してバルブ２１，２３およびセンサ２２，２４を含むフィールド機器のすべてと接続され、機器管理システム２００を構成している。機器管理システム２００はプラントに配置されるフィールド機器の故障予知、メンテナンススケジュール、機器状態の確認等の保全管理、監視を行うためのものである。機器管理システム２００はフィールド機器の保全スケジュール等を含む保全情報、フィールド機器に関連して発生したイベントや機器に対する操作履歴を含む履歴情報等を蓄積し、管理する。

また、機器管理システム２００は、フィールド機器に対する設定データを設定、管理する機能を有する。設定データにはフィールド機器のレンジ設定データが含まれる。レンジ設定データはフィールド機器が使用する計装信号の値と、フィールド機器に与えるプロセス値、あるいはフィールド機器が示すプロセス値との対応関係を示している。例えば、フィールド機器であるバルブへの入力値が４−２０ｍＡの範囲のアナログ電流（計装信号）であった場合、バルブ開度の下限および上限を、それぞれ０％および１００％に設定し、バルブ開度０−１００％を４−２０ｍＡの範囲のアナログ電流（計装信号）に対応させることができる。４−２０ｍＡの範囲のアナログ電流を統一信号という。また、例えば、バルブ開度の下限および上限を、それぞれ０％および３０％に設定し、バルブ開度０−３０％を４−２０ｍＡの範囲のアナログ電流（計装信号）に対応させることもできる。さらに、プロセス値の単位を定義することでレンジを設定することもできる。また、レンジを設定するための他のパラメータを、レンジ設定データとして使用してもよい。このように、フィールド機器のレンジを設定することで、計装信号の値とプロセス値との対応関係を任意に設定することができる。

機器管理用端末装置５には、各フィールド機器のレンジ設定を実行するための機能が備えられており、機器管理用端末装置５への操作により任意のフィールド機器のレンジ設定を実行できる。一方、図１（ｂ）に示すように、各フィールド機器にはレンジ設定データを保持するための記憶部が設けられている。例えば、バルブ２１には記憶部２１ａが、センサ２２には記憶部２２ａが、バルブ２３には記憶部２３ａが、センサ２４には記憶部２４ａが、それぞれ設けられている。例えば、バルブ２１のレンジを設定した場合、そのレンジ設定データはバルブ２１の記憶部２１ａに格納される。

図１（ｂ）に示すように、レンジ設定は携帯端末装置６を用いて行うこともできる。この場合も機器管理用端末装置５を用いた場合と同様にレンジ設定を実行でき、レンジ設定データはフィールド機器の記憶部、例えばバルブ２１の記憶部２１ａに格納される。

上記のように、プラント制御システム１００ではフィールドコントローラ２を介してフィールド機器が制御される。プラント制御システム１００では、各フィールド機器のレンジ設定の登録が、機器管理システム２００とは別個に実行される。プラント制御システム１００におけるレンジ設定の登録では、プロセス制御用端末装置１に対して必要な操作を実行することにより、フィールド機器のアドレス（フィールド機器が接続されているフィールドコントローラ２および接続ポート等を特定する情報）と、そのフィールド機器に記憶されているレンジ設定データとを対応付けて記憶部１１に格納する。例えば、バルブ２１のレンジを登録する場合には、プロセス制御用端末装置１に対して、バルブ２１のアドレスとともに、バルブ２１の記憶部２１ａに格納されたレンジ設定データを入力すればよい。フィールド機器のアドレスおよびレンジ設定データが対応付けられたレンジ設定テーブルは、フィールド機器の情報を格納するデータベースの一部としてプラント制御用端末装置１の記憶部１１に記憶される。プラント制御システム１００におけるレンジ設定の登録を正しく行うことにより、フィールド機器で取り扱われる計装信号と、プラント制御システム１００で取り扱われるプロセス値とを正しく変換することが可能となる。

次に、図２および図３を参照して、機器管理システム２００において実行されるレンジ比較処理について説明する。図２はレンジ比較処理にかかる機器管理用端末装置５の構成を機能的に示す図である。また、図３はレンジ比較処理の手順を示すフローチャートである。

図２に示すように、機器管理用端末装置５は、バルブ２１等のフィールド機器に設定された実際のレンジを読み込む第１のレンジ読込手段１０１と、フィールド機器に設定されたものとして、プラント制御システム１００において認識されているレンジ、すなわちプラント制御システム１００に登録されているレンジを読み込む第２のレンジ読込手段１０２と、第１および第２のレンジ読み込み手段１０１，１０２により読み込まれた２つのレンジを比較する比較手段１０３と、比較手段１０３による比較結果をユーザに示す表示手段１０４とを備える。

以下、バルブ２１のレンジを比較する場合を例に、レンジ比較処理の手順を説明する。

まず、機器管理用端末装置５における一連の処理に先立って、プラント制御用端末装置１を操作することにより、記憶部１１に格納されたバルブ２１のアドレスおよびレンジ設定データを出力し、機器管理用端末装置５がバルブ２１のレンジ設定データにアクセス（後述するステップＳ２の処理）できる状態とする。上記のように、ここで出力されたレンジ設定データはプラント制御システム１００に登録されたレンジ設定データである。
以下、機器管理用端末装置５における一連の処理を実行する。

図３（ａ）に示すように、レンジ比較処理では、まず、ステップＳ１において、機器管理システム２００で管理されるすべてのフィールド機器から、レンジ設定データを含む管理データを一括アップロードする。この処理により、常に最新のデータに基づく比較が可能となる。これらの管理データは各フィールド機器の記憶部から読み込まれ、機器管理用端末装置５の記憶部５１に格納される。このとき、バルブ２１の記憶部２１ａからバルブ２１の最新のレンジ設定データが読み込まれて、機器管理用端末装置５の記憶部５１に記憶される。この処理は上記の第１のレンジ読込手段１０１の機能に対応しており、記憶部５１は第１のレンジ読込手段１０１の機能の一部を構成する。

次に、ステップＳ２では、プラント制御システム１００で登録されているバルブ２１のレンジ設定データを読み込む。このレンジ設定データは機器管理用端末装置５の記憶部５１に格納される。この処理は上記の第２のレンジ読込手段１０２の機能に対応しており、記憶部５１は第２のレンジ読込手段１０２の機能の一部を構成する。

次にステップＳ３では、バルブ２１の記憶部２１ａから読み込まれたレンジ設定データと、プラント制御システム１００で登録されているレンジ設定データとを比較する。この処理は比較手段１０３の機能に対応している。

ステップＳ４では、ステップＳ３における比較結果を表示部５２に表示し、オペレータに通知する。この処理は表示手段１０４の機能に対応している。

このような比較結果の表示により、バルブ２１等のフィールド機器に設定されているレンジと、プラント制御システム１００に登録されたレンジとの間の不一致をオペレータが認識でき、これに対応することができる。例えば、プラント制御システム１００に登録されているレンジ設定データをフィールド機器に設定されたレンジ設定データに合致させることで、正常な制御が可能となる。不一致のケースとしては、両者に設定されたレンジが異なる場合のほか、いずれかのレンジが未設定、未登録の場合も含まれる。フィールド機器に対しては機器管理システム２００によるレンジ設定が行われているが、プラント制御システム１００での登録が行われていない場合、およびプラント制御システム１００での登録が行われているが、フィールド機器に対しては機器管理システム２００によるレンジ設定が行われていない場合がある。フィールド機器に対しレンジ設定が行われていない場合、フィールド機器のレンジがデフォルトのままとなっている結果、両者が不一致となるケースもある。

以上説明したように、本実施形態では、機器管理システム２００によりフィールド機器に設定されたレンジと、プラント制御システム１００に登録されたレンジとを比較し、比較結果を表示しているので、両者が不一致となっている場合の不都合を容易に回避することができる。また、両者を容易に比較することができるため、新たなフィールド機器を導入した場合や、フィールド機器に対する設定を変更した場合に要するエンジニアリング時間を大幅に短縮できる。

上記実施形態では、フィールド機器に記憶されたレンジ設定データと、プラント制御システム１００に登録されたレンジ設定データとを比較する例を示したが、両者のレンジの一致、不一致が判明する方法であれば、任意の方法を採用できる。例えば、フィールド機器から所定の出力値（アナログ電流値）を出力させ、そのときのプラント制御システム１００で認識されるプロセス値を読み込むことにより、両者に設定、登録されたレンジの一致、不一致を判別することもできる。

また、上記実施形態では、レンジの比較結果を表示するに留めているが、レンジが不一致の場合に、両者を合致させるような処理を実行してもよい。例えば、レンジが不一致の場合、プラント制御システム１００に登録されているレンジ設定データをフィールド機器に設定されているレンジ設定データの内容に変更する処理を実行してもよい。

本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはなく、種々のプラント制御システムにおいて適用可能である。また、本発明は上記機器管理システムを用いる場合に限定されるものではない。

本実施形態のレンジ管理方法が適用されるプラント制御システムおよび機器管理システムの構成を示す図であり、（ａ）はプラント制御システムの構成を示すブロック図、（ｂ）は機器管理システムの構成を示すブロック図である。 レンジ比較処理にかかる機器管理用端末装置の構成を機能的に示す図である。 レンジ比較処理の手順を示すフローチャートである。 従来のプラント制御システムおよび機器管理システムの構成を示す図であり、（ａ）はプラント制御システムの構成を示すブロック図、（ｂ）は機器管理システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

５ 機器管理用端末装置（第１のレンジ読込手段、第２のレンジ読込手段、比較手段、表示手段）
５１ 記憶部（第１のレンジ読込手段、第２のレンジ読込手段）
５２ 表示部（表示手段）
１００ プラント制御システム
１０１ 第１のレンジ読込手段
１０２ 第２のレンジ読込手段
１０３ 比較手段
１０４ 表示手段
２００ 機器管理システム

Claims (6)

1. プラント制御システムにより制御されるフィールド機器のレンジ設定データを管理するレンジ管理方法において、
   前記フィールド機器に格納され、当該フィールド機器における実際の計装信号値およびプロセス値の対応関係を規定する第１のレンジ設定データを取得するステップと、
   前記プラント制御システムに登録され、プラント制御に際して前記計装信号値および前記プロセス値の間の変換に使用される前記計装信号値および前記プロセス値の対応関係を規定する第２のレンジ設定データを取得するステップと、
   取得された前記第１のレンジ設定データおよび前記第２のレンジ設定データを比較するステップと、
   を備えることを特徴とするレンジ管理方法。
2. 前記比較するステップにより前記第１のレンジ設定データおよび前記第２のレンジ設定データを比較した比較結果を表示するステップを備えることを特徴とする請求項１に記載のレンジ管理方法。
3. 前記比較するステップにより前記第１のレンジ設定データおよび前記第２のレンジ設定データが異なることが判明した場合、前記第１のレンジ設定データおよび前記第２のレンジ設定データを一致させるステップを備えることを特徴とする請求項１または２に記載のレンジ管理方法。
4. 第１のレンジ設定データを取得するステップでは、レンジ設定データの管理下にあるすべての前記フィールド機器の前記第１のレンジ設定データを一括して取得することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンジ管理方法。
5. プラント制御システムにより制御されるフィールド機器のレンジ設定データを管理するレンジ管理装置において、
   前記フィールド機器に格納され、当該フィールド機器における実際の計装信号およびプロセス値の対応関係を規定する第１のレンジ設定データを取得する第１のレンジ取得手段と、
   前記プラント制御システムに登録され、プラント制御に際して前記計装信号および前記プロセス値の間の変換に使用される前記計装信号および前記プロセス値の対応関係を示す第２のレンジ設定データを取得する第２のレンジ取得手段と、
   取得された前記第１のレンジ設定データおよび前記第２のレンジ設定データを比較する比較手段と、
   を備えることを特徴とするレンジ管理装置。
6. 前記プラント制御システムには前記フィールド機器を管理する機器管理システムが接続され、前記レンジ管理装置は前記機器管理システムに設けられていることを特徴とする請求項５に記載のレンジ管理装置。

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